激光誘導空泡空化強化理論與技術 任旭東,袁壽其 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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任旭東，袁壽其 著

圖書標籤:

• 激光空化
• 空化強化
• 激光技術
• 材料加工
• 超聲技術
• 流體力學
• 工程應用
• 物理學
• 聲學
• 振動

店鋪： 北京群洲文化專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030555458

商品編碼：29778978243

包裝：平裝

齣版時間：2018-01-01

基本信息

書名：激光誘導空泡空化強化理論與技術

定價：99.00元

作者：任旭東,袁壽其

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2018-01-01

ISBN：9787030555458

字數：

頁碼：208

版次：01

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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激光空化強化技術是一種新型的材料錶麵改性處理技術。《激光誘導空泡空化強化理論與技術》詳細闡述激光誘導空泡空化強化並抑製空蝕的理論和技術。在總結激光空化強化技術的理論、應用和發展成果的基礎上，較係統地闡述激光誘導空泡及空化強化的基本理論，研究激光誘導水下空泡的衝擊波力學效應，分析激光空化的機械效應和化學效應，給齣各種材料在激光空化強化的錶麵形貌、殘餘應力、抗空蝕性能等，充分反映激光誘導空泡空化強化技術的先進性與實用性。《激光誘導空泡空化強化理論與技術》還給齣諸多具體的應用實例，具有較好的可讀性和藉鑒性。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《非綫性聲波激發的超微尺度流體動力學現象研究》 內容梗概 本書深入探討瞭非綫性聲波在微尺度流體中激發的復雜動力學行為及其潛在應用。不同於傳統聲學研究聚焦於綫性傳播特性，本書將目光投嚮瞭當聲波的幅度和頻率達到一定閾值時，流體內部齣現的非綫性現象，並特彆關注這些現象在超微尺度（如微通道、納米孔隙等）下的獨特錶現。全書圍繞“非綫性”和“超微尺度”這兩個核心概念展開，係統闡述瞭非綫性聲波與流體相互作用的微觀機製，以及由此引發的一係列新穎的物理現象，並對這些現象的潛在工程應用進行瞭深入的理論分析和初步的技術構想。 第一章 引言 本章首先對聲波在流體中的傳播特性進行簡要迴顧，區分瞭綫性聲波和非綫性聲波的概念。強調瞭在宏觀尺度下，聲波的非綫性效應通常需要極高的聲壓纔能顯著顯現，而在微納尺度下，由於邊界效應、錶麵張力以及流體自身物性的改變，聲波的非綫性行為可能在更溫和的條件下被激發。隨後，闡述瞭研究微尺度流體中非綫性聲波現象的重要性和必要性，包括其在生物醫學、材料科學、微流控技術等領域所蘊含的巨大潛力。最後，對本書的研究內容、技術路綫和預期貢獻進行瞭概括性介紹。 第二章 非綫性聲波在微尺度流體中的理論模型 本章著重構建描述非綫性聲波在微尺度流體中傳播的理論模型。從流體力學的基本方程齣發，如Navier-Stokes方程，並考慮粘性、錶麵張力等因素在微尺度下的影響。針對非綫性聲波，引入瞭KdV方程、Burgers方程等經典非綫性波動方程的微尺度變體，並探討瞭如何在微觀幾何約束下推導和求解這些方程。重點分析瞭聲壓梯度、流體速度梯度以及錶麵張力梯度等非綫性項在微尺度流體中的作用機製，以及它們如何導緻波形畸變、激波形成、湍流誘導等現象。此外，還考慮瞭不同邊界條件（如壁麵效應、自由液麵效應）對非綫性聲波傳播模式的影響，並發展瞭數值模擬的算法框架，為後續的仿真驗證提供理論依據。 第三章 超微尺度流體中的聲波誘導非綫性動力學現象 本章聚焦於在超微尺度環境下，非綫性聲波所激發的具體動力學現象。首先，詳細探討瞭空泡動力學在微尺度下的演化。與宏觀聲空化不同，微尺度下的聲空化可能呈現齣更精細的形態和動力學過程，例如微泡的形核、生長、潰滅及其伴隨的局部高溫高壓、高速射流等。重點分析瞭微尺度幾何形狀（如納米通道的麯率、孔隙的尺寸分布）如何影響空泡的動力學行為。其次，研究瞭聲波誘導的流體混閤和傳質現象。非綫性聲波的能量耗散和湍流産生可能在微通道內實現高效的流體混閤，加速物質的擴散和反應。本章將從理論上解釋這一機製，並探討聲波參數（頻率、幅度、占空比）對混閤效率的影響。此外，還可能涉及聲波誘導的微顆粒懸浮、輸運以及微尺度界麵不穩定性的研究。 第四章 聲波與微結構/錶麵的相互作用 本章深入分析非綫性聲波與微尺度結構和錶麵的復雜相互作用。在微流控芯片、多孔介質等實際應用場景中，流體與固體界麵的相互作用至關重要。本書將研究聲波在這些界麵處引起的應力、形變以及局部流場的變化。重點探討瞭聲波誘導的錶麵潤濕性改變、錶麵活性劑吸附與脫附、以及微顆粒在錶麵的聚集與分散。分析瞭錶麵粗糙度、錶麵化學性質等因素對聲波-錶麵耦閤效應的影響。此外，還可能研究聲波在穿過微通道陣列、多孔介質時的能量損耗和散射機製，以及如何利用這些效應實現微粒的分選和富集。 第五章 非綫性聲波在微尺度應用中的潛力和挑戰 本章將前麵章節的理論分析和現象研究進行整閤，探討非綫性聲波在微尺度應用中的潛力和麵臨的挑戰。 生物醫學應用： 藥物遞送： 利用聲波誘導的空泡潰滅産生的衝擊波和射流，可以暫時性地增加細胞膜的通透性（聲孔效應），從而促進藥物或基因進入細胞。在微尺度下，可以實現更精確的靶嚮遞送和更高的細胞存活率。 組織聲學處理： 在微創手術中，高強度聚焦超聲（HIFU）在宏觀尺度下用於腫瘤消融。本書將探討其在微尺度下的可行性，例如在微血管瘤的閉閤、微血栓的清除等方麵的應用。 生物樣本處理： 利用聲波誘導的微混閤、微分離效應，可以用於微量生物樣本的分析前處理，如細胞分選、蛋白提取等。 材料科學與製造： 微納結構製造： 聲波誘導的局部應力、流場變化可能用於精確地控製微納顆粒的沉積和組裝，實現復雜微結構的3D打印。 錶麵改性： 通過聲波與材料錶麵的相互作用，可以實現材料錶麵的拋光、刻蝕、塗層沉積等。 催化反應強化： 聲波誘導的微混閤、空泡潰滅産生的極端環境可以顯著提高催化劑的效率，促進微尺度反應的進行。 微流控技術： 高效混閤與反應： 在微流控芯片中，擴散速度受限是常見的挑戰。非綫性聲波可以提供一種主動的混閤方式，顯著提高反應速率和産率。 微粒操控與分選： 利用聲波場産生的梯度力，可以實現微粒在微通道內的無接觸操控、精確定位和高效分選。 麵臨的挑戰： 精確建模與仿真： 微尺度下的流體行為極其復雜，精確的理論模型和高效的數值算法是實現可控應用的基礎。 聲波能量的耦閤效率： 如何有效地將聲波能量耦閤到微尺度流體和結構中，並實現期望的動力學效應，是技術實現的關鍵。 設備集成與小型化： 將非綫性聲波發生器集成到微型設備中，並保證其穩定性和可靠性，是未來應用推廣的重要環節。 生物兼容性與安全性： 在生物醫學應用中，需要嚴格評估聲波對生物組織的潛在損傷，確保應用的安全性。 第六章 實驗技術與錶徵方法 本章介紹用於研究微尺度流體中非綫性聲波現象的實驗技術和錶徵方法。包括： 微納聲波發生與控製技術： 介紹壓電換能器、微型激光誘導聲源等技術在微尺度下的應用，以及如何精確控製聲波的頻率、幅度和空間分布。 微尺度流體可視化技術： 介紹粒子圖像測速（PIV）、熒光示蹤、共聚焦顯微鏡等技術，用於實時觀察微尺度流場的動力學行為，如微空泡的形成、潰滅、流體混閤模式等。 微尺度參數測量技術： 介紹微傳感器、原子力顯微鏡（AFM）等技術，用於測量微尺度下的壓力、溫度、速度梯度等參數。 錶徵手段： 介紹光譜分析、電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）等技術，用於分析聲波作用後材料錶麵、微結構的變化。 第七章 結論與展望 本章對全書的研究內容進行總結，歸納瞭非綫性聲波在超微尺度流體中展現齣的獨特動力學機製和潛在應用價值。展望瞭未來該領域的研究方嚮，包括更精細的理論模型開發、先進的實驗技術創新、以及在更多交叉學科領域的應用探索。例如，結閤人工智能技術進行聲波參數優化，開發新型微尺度聲波驅動設備，以及拓展在能源、環境等領域的應用。 本書緻力於為從事流體力學、聲學、微機電係統（MEMS）、生物醫學工程、材料科學等領域的研究人員和工程師提供一個深入理解和探索微尺度非綫性聲波現象的理論框架和技術參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗是一種漸進式的“被說服”過程。作者沒有急於拋齣結論，而是通過詳盡的數學推導和物理圖像的構建，一步步引導讀者相信他們的理論框架的閤理性。尤其是關於空泡界麵不穩定性的分析部分，涉及到復雜的邊界條件和錶麵張力梯度效應，作者的處理方式非常精妙，有效地避免瞭模型在計算上的過度復雜化，同時保證瞭對物理真實性的捕捉。我特彆欣賞它在討論“強化”技術時所體現齣的謹慎態度，沒有誇大其詞，而是客觀地分析瞭不同強化手段（如脈衝形狀、液體環境的改變）對效率提升的邊際效益。這使得這本書不僅是一本學術專著，更像是一份高質量的技術谘詢報告，為科研人員和工程師在資源投入和技術選擇上提供瞭科學的依據，避免瞭盲目跟風。

評分☆☆☆☆☆

從裝幀和排版來看，這本書體現瞭作者對學術嚴謹性的追求。大量的專業術語和公式得到瞭規範、一緻的處理，這在閱讀長篇技術文獻時，極大地減少瞭理解上的障礙。最讓我感到驚喜的是，書中對不同時間尺度下物理過程的描述，體現瞭極高的洞察力。例如，納秒級的激光吸收與微秒級的空泡膨脹和上百微秒級的衝擊波傳播，這些時間尺度的差異如何影響最終的宏觀效果，書中闡述得淋灕盡緻。它成功地將微觀、瞬態的物理事件，映射到瞭可測量的、可控製的工程輸齣上。這不僅僅是一本關於激光誘導空化的書籍，它更像是一本關於“如何在極端能量輸入下實現精確流體控製”的典範案例研究。對於任何想在微納加工、聲化學、或流體動力學領域深耕的人來說，這本書是不可或缺的理論基石。

評分☆☆☆☆☆

整本書的敘事風格偏嚮於嚴謹的教科書式，但又不失探索性。我特彆欣賞作者在迴顧現有研究成果時錶現齣的批判性思維，他們不僅總結瞭前人的貢獻，更指齣瞭現有模型在描述極端條件，比如高能激光脈衝作用下的瞬態空泡行為時的局限性。這種對“空白地帶”的關注，直接引齣瞭本書的核心創新點。在技術應用方麵，書中對激光誘導空泡在材料錶麵處理、生物醫學應用中的潛力分析，非常具有前瞻性。它詳盡地探討瞭如何通過調控激光參數（如脈衝寬度、重復頻率）來精確控製空泡的尺寸、壽命和潰滅衝擊波的強度，這直接關係到處理的精度和效率。對於工程師而言，這本書提供瞭一個從機理到參數優化的完整技術路綫圖，而不是僅僅停留在概念層麵，這對於實際項目落地具有極大的指導意義，讓人讀完後覺得手中有“硬核”技術可以去實踐。

評分☆☆☆☆☆

我發現這本書的深度遠遠超齣瞭我對“強化理論”的初始預設。它不僅僅是關於如何“增強”空化效果，更是對空化現象本質的重新審視。作者在章節安排上，從基礎的流體力學背景知識，逐步過渡到激光與液體相互作用的微觀物理過程，再到宏觀的空泡動力學模擬，層次感極強。特彆是關於空泡潰滅過程中産生的非對稱性衝擊波和微射流形成機製的探討，引用瞭大量的數值模擬結果進行佐證，這些圖錶和數據分析非常詳實可靠。對於我這樣的跨學科研究者來說，它成功地搭建起瞭一座連接物理學、材料科學和精密工程學的橋梁。讀完後，我對以往處理某些“棘手”的錶麵改性問題時，那些難以解釋的異常結果，有瞭一個清晰的物理圖像。這本書更像是一部“內功心法”，它教你如何真正理解並駕馭微尺度能量的釋放。

評分☆☆☆☆☆

這本關於空化現象的專著，從理論到應用都展現齣瞭極高的學術水準。我印象最深的是它對空泡動力學過程的精細刻畫，尤其是激光誘導機製的引入，使得傳統的空泡模型得到瞭極大的拓展和深化。書中對能量耦閤和熱力學效應的分析非常透徹，不是簡單地羅列公式，而是深入探討瞭物理機製背後的本質，這對於理解超聲波或激光在流體中産生微觀爆炸的現象至關重要。而且，作者在闡述這些復雜概念時，結構清晰，邏輯嚴密，即便是初次接觸這個領域的讀者，也能循著作者的思路逐步深入。尤其贊賞的是，它沒有停留在純理論層麵，而是緊密結閤瞭實驗驗證，這使得理論預測更具說服力和工程參考價值。閱讀過程中，我多次被書中某些巧妙的建模方法所摺服，它們成功地將非綫性動力學與材料損傷、清洗效率等實際問題聯係起來，為後續的研究指明瞭清晰的方嚮。這種理論與實踐的完美結閤，是優秀工程科學著作的標誌。